[發明專利]多功能深層地熱資源鉆完井實驗裝置

有效

• 申請號: 201810243979.3
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108572247B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 黃中偉;黃鵬鵬;李根生;宋先知;李敬彬
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;E21B43/26
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王春光

本發明為一種多功能深層地熱資源鉆完井實驗裝置；包括圍壓裝置，圍壓裝置上能拆卸地設有壓裂結構，圍壓裝置上還能拆卸地設有鉆井結構；圍壓裝置包括圍壓筒體，圍壓筒體內設置能容置巖樣的巖心室，圍壓筒體內設置有能給巖樣施加圍壓的加壓單元，圍壓筒體的上方設置上壓板，圍壓筒體的下方設置下壓板，所述下壓板自底部密封所述巖心室；上壓板的下方設有上加熱管，下壓板的上方設有下加熱管，圍壓筒體內設有側加熱管；壓裂結構包括壓裂液注入管，鉆井結構包括鉆井支撐架，鉆井支撐架上設置鉆頭加載部和鉆頭旋轉驅動部。該裝置能夠用于地熱資源安全高效開發及裝備的發展研究，結構簡單，通用性強，安全性高且成本較低，適于推廣使用。

技術領域

本發明涉及新能源增產技術領域，尤其涉及一種多功能深層地熱資源鉆完井實驗裝置。

背景技術

隨著國民經濟的持續快速增長，我國對能源的需求量日益擴大。與此同時，傳統化石能源帶來的資源枯竭和環境污染問題日益突出。作為具有重要應用價值和利用潛力的清潔可再生能源，地熱資源在我國儲量巨大，被認為是實現能源資源續接的重要路徑之一。

我國200m以下淺層地熱資源量相當于95億噸標準煤。到2015年底，全國淺層地熱能供暖/制冷面積達到3.92億平方米，實現年替代標煤1160萬噸，年減排二氧化碳3000萬噸。中深層(200-4000m)中低溫資源量達到13700億噸標準煤、高溫資源發電潛力為8466MW。但截至2015年底，僅實現年替代標煤290萬噸。此外，中國大陸3-10公里深處干熱巖資源總計為2.09×1025J，合860萬億噸標準煤，約為2014年全國能源消耗總量的26萬倍，但我國干熱巖地熱資源利用尚處起步階段。因此，加快中深層、干熱巖等地熱資源的高效開發和利用，對改善我國能源戰略布局、優化能源結構及促進轉型發展具有重大政治、經濟意義。

由于地熱儲層地質條件的復雜性和特殊性，與常規油氣資源鉆采過程相比，建立地熱開發利用技術體系尚面臨很多技術瓶頸，制約了地熱資源的高效開發利用。其關鍵技術難題有：地質條件復雜、鉆采方案設計難度大；高溫巖體可鉆性差，鉆速極慢；高溫高壓下井筒中氣、液、固多相流動規律復雜，易發生井涌井噴；地層完井改造難度大、成本高，多相滲流與熱交換機制復雜。現有開采方式效率低，主要體現在高溫地熱儲層鉆完井難度大、成本高、安全風險高，巖石抗壓強度200MPa，可鉆性差，鉆頭損耗大，成本高；高溫井壁遇低溫鉆井液，易產生熱破裂，井壁坍塌，引起卡鉆；鉆經地層復雜，天然裂縫發育地層，井漏現象嚴重，易誘發井噴；熱應力-天然裂縫-注入水耦合作用下的裂縫擴展機制仍不明確，裂縫連通效果差，難以預測裂縫空間展布和優選井位。現有鉆完井技術在地熱井中并不完全適用。

綜上所述，目前現有的實驗設備已不能滿足地熱資源安全高效開發新技術及裝備的發展。為了更好的開發深層地熱資源，需要研究滿足地熱儲層地質條件的復雜性和特殊性要求的實驗裝置，但是，目前研究得到的實驗裝置，實驗只能在室溫下進行，無法實驗地熱高溫，且均無鉆井模塊，無法滿足深層地熱資源的室內試驗。

本發明人根據多年從事深層復雜地層油氣資源鉆完井技術及工具研發的經驗，提出了本發明的一種多功能深層地熱資源鉆完井實驗裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多功能深層地熱資源鉆完井實驗裝置，克服目前深層地熱資源鉆完井關鍵技術及工具開發實驗裝置缺乏、成本高、風險高等缺點，該裝置能夠用于地熱資源安全高效開發及裝備的發展研究，結構簡單，通用性強，安全性高且成本較低，適于推廣使用。

本發明的目的是這樣實現的，一種多功能深層地熱資源鉆完井實驗裝置；所述多功能深層地熱資源鉆完井實驗裝置包括圍壓裝置，所述圍壓裝置上能拆卸地設有壓裂結構，所述圍壓裝置上還能拆卸地設有鉆井結構；